Chrysalis: Bulan Purba Zuhal, Hilang

Para saintis mencadangkan bulan Saturnus yang hilang, yang mereka panggil Chrysalis, ditarik ke atas planet sehingga ia terkoyak, membentuk cincin dan menyumbang kepada kecondongan Saturnus. Pemandangan warna semula jadi Zuhal ini dicipta dengan menggabungkan enam imej yang ditangkap oleh kapal angkasa Cassini NASA pada 6 Mei 2012. Ia menampilkan Titan bulan Zuhal yang besar, yang lebih besar daripada planet Mercury. Di bawah Titan adalah bayang-bayang yang dilemparkan oleh cincin Zuhal. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Institut Sains Angkasa

Cincin dan Kecondongan Zuhal Boleh Menjadi Produk Bulan Purba yang Hilang

Menurut satu kajian baru, “pertemuan ragut” mungkin telah menghancurkan bulan hingga menjadi kepingan Zuhalcincinnya.

Berpusar mengelilingi khatulistiwa planet, gelang Zuhal adalah penunjuk yang jelas bahawa planet itu berputar secara condong. Gergasi gas bertali pinggang berputar pada sudut 26.7 darjah berbanding satah di mana ia mengorbit matahari. Kerana kecondongan Zuhal mendahului, seperti gasing berputar, pada kadar yang hampir sama dengan orbit jirannya Neptunahli astronomi telah lama mengesyaki bahawa kecondongan ini datang daripada interaksi graviti dengan Neptun.

Zuhal ialah planet keenam dari Matahari dan planet kedua terbesar dalam sistem suria kita. Zuhal, gergasi gas seperti Musytari, ialah bola besar yang kebanyakannya diperbuat daripada hidrogen dan helium. Walaupun ia bukan satu-satunya planet yang mempunyai cincin, tidak ada yang sehebat atau kompleks seperti Saturnus. Zuhal juga mempunyai berpuluh-puluh bulan. Ia dinamakan sempena tuhan pertanian dan kekayaan Rom, yang juga bapa Musytari.

Walau bagaimanapun, kajian pemodelan baru oleh ahli astronomi di MIT dan di tempat lain telah mendapati bahawa, sementara kedua-dua planet itu mungkin pernah selaras, Zuhal sejak itu telah terlepas daripada tarikan Neptunus. Apakah yang bertanggungjawab untuk penjajaran semula planet ini? Pasukan penyelidik mempunyai satu hipotesis yang diuji dengan teliti: bulan yang hilang. Kajian mereka diterbitkan dalam jurnal Sains pada 15 September.

Dalam kajian itu, pasukan itu mencadangkan Zuhal, yang kini menjadi tuan rumah kepada 83 bulan, pernah menyimpan sekurang-kurangnya satu lagi, satelit tambahan yang mereka namakan Chrysalis. Bersama-sama dengan adik-beradiknya, ahli astronomi mencadangkan, Chrysalis mengorbit Zuhal selama beberapa bilion tahun, menarik dan menarik planet ini dengan cara yang mengekalkan kecondongannya, atau “miring,” dalam resonansi dengan Neptun.

Walau bagaimanapun, pasukan menganggarkan bahawa sekitar 160 juta tahun yang lalu, Chrysalis menjadi tidak stabil dan terlalu dekat dengan planetnya dalam pertemuan ragut yang memisahkan satelit. Kehilangan bulan sudah memadai untuk mengeluarkan Zuhal daripada genggaman Neptunus dan meninggalkannya dengan kecondongan masa kini.

Tambahan pula, ahli astronomi menduga, sementara kebanyakan badan Chrysalis yang hancur mungkin telah memberi kesan kepada Zuhal, sebahagian kecil daripada serpihannya boleh kekal digantung di orbit, akhirnya pecah menjadi ketulan berais kecil untuk membentuk cincin tanda planet.

Chrysalis, satelit yang hilang, oleh itu, boleh menjelaskan dua misteri yang telah lama wujud: kecondongan Zuhal masa kini dan usia gelangnya, yang sebelum ini dianggarkan berusia kira-kira 100 juta tahun — jauh lebih muda daripada planet itu sendiri.

Pemandangan Cassini Dari Orbit Sekitar Zuhal 2010

Ini adalah pandangan Cassini dari orbit mengelilingi Zuhal pada 2 Januari 2010. Dalam imej ini, cincin di sebelah malam planet telah dicerahkan dengan ketara untuk mendedahkan ciri-cirinya dengan lebih jelas. Pada sebelah siang, cincin itu diterangi oleh cahaya matahari langsung, dan oleh cahaya yang dipantulkan dari puncak awan Zuhal. Kredit: ASA/JPL-Caltech/Institut Sains Angkasa

“Sama seperti kepompong rama-rama, satelit ini telah lama tidak aktif dan tiba-tiba menjadi aktif, dan cincin muncul,” kata Jack Wisdom. Beliau adalah pengarang utama kajian baharu itu dan seorang profesor sains planet di MIT.

Pengarang bersama kajian itu termasuk Rola Dbouk di MIT, Burkhard Militzer dari University of California di Berkeley, William Hubbard di University of Arizona, Francis Nimmo dan Brynna Downey dari University of California di Santa Cruz, dan Richard French dari Wellesley College.

Sekejap kemajuan

Pada awal 2000-an, saintis mengemukakan idea bahawa paksi condong Saturnus adalah hasil daripada planet yang terperangkap dalam resonans, atau persatuan graviti, dengan Neptun. Namun, pemerhatian yang diambil oleh NASA‘s Cassini kapal angkasa, yang mengelilingi Zuhal dari 2004 hingga 2017, memberikan kelainan baharu pada masalah itu. Para saintis mendapati bahawa Titan, satelit terbesar Zuhal, sedang berhijrah dari Zuhal pada klip yang lebih pantas daripada yang dijangkakan, pada kadar kira-kira 11 sentimeter setahun. Penghijrahan pantas Titan, dan tarikan gravitinya, menyebabkan saintis membuat kesimpulan bahawa bulan berkemungkinan bertanggungjawab untuk mencondongkan dan mengekalkan Zuhal dalam resonans dengan Neptun.

Para saintis Akhirnya Tahu Pukul Berapa Sekarang di Zuhal

Pemandangan dari kapal angkasa Cassini NASA menunjukkan hemisfera utara Saturnus pada 2016 ketika bahagian planet itu menghampiri solstis musim panas hemisfera utaranya. Setahun di Zuhal ialah 29 tahun Bumi; hari hanya berlangsung 10:33:38, menurut analisis baharu data Cassini. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Institut Sains Angkasa

Namun penjelasan ini bergantung pada satu faktor utama yang tidak diketahui: momen inersia Zuhal, iaitu bagaimana jisim diagihkan di bahagian dalam planet. Kecondongan Zuhal boleh berkelakuan berbeza, bergantung pada sama ada jirim lebih tertumpu pada terasnya atau ke arah permukaan.

“Untuk membuat kemajuan dalam masalah itu, kami perlu menentukan momen inersia Zuhal,” kata Wisdom.

Unsur yang hilang

Dalam kajian baharu mereka, Wisdom dan rakan-rakannya melihat untuk menunjukkan momen inersia Saturnus menggunakan beberapa pemerhatian terakhir yang diambil oleh Cassini dalam “Grand Finale”, fasa misi di mana kapal angkasa membuat pendekatan yang sangat dekat untuk memetakan dengan tepat. medan graviti mengelilingi seluruh planet. Medan graviti boleh digunakan untuk menentukan taburan jisim di planet ini.

Wisdom dan rakan-rakannya memodelkan bahagian dalam Zuhal dan mengenal pasti taburan jisim yang sepadan dengan medan graviti yang diperhatikan oleh Cassini. Yang menghairankan, mereka mendapati bahawa momen inersia yang baru dikenal pasti ini meletakkan Zuhal dekat, tetapi hanya di luar resonans dengan Neptun. Planet-planet itu mungkin pernah selaras, tetapi tidak lagi.

“Kemudian kami pergi mencari cara untuk mengeluarkan Saturnus daripada resonans Neptunus,” kata Wisdom.

Hubble Saturn 2021

Pandangan Hubble pada 2021 di Zuhal menunjukkan perubahan warna yang cepat dan melampau dalam jalur di hemisfera utara planet ini. Kredit: NASA, ESA, A. Simon (NASA-GSFC), dan MH Wong (UC Berkeley); Pemprosesan Imej: A. Pagan (STScI)

Pertama, pasukan itu menjalankan simulasi untuk mengembangkan dinamik orbit Zuhal dan bulannya ke belakang dalam masa, untuk melihat sama ada sebarang ketidakstabilan semula jadi di kalangan satelit sedia ada boleh mempengaruhi kecondongan planet. Carian ini muncul kosong.

Jadi, para penyelidik meneliti semula persamaan matematik yang menerangkan precession planet, iaitu bagaimana paksi putaran planet berubah dari semasa ke semasa. Satu istilah dalam persamaan ini mempunyai sumbangan daripada semua satelit. Pasukan itu memberi alasan bahawa jika satu satelit dikeluarkan daripada jumlah ini, ia boleh menjejaskan precession planet.

Fakta Zuhal

  • Jenis Planet: Gas gergasi
  • Jejari: 36,183.7 batu / 58,232 kilometer
  • Hari: 10.7 jam
  • Tahun: 29 tahun Bumi
  • Bulan: 63 disahkan dan dinamakan / 20 sementara
  • Kecondongan Paksi: 26.73 darjah

Persoalannya ialah, seberapa besar satelit itu, dan apakah dinamik yang perlu dilalui untuk mengeluarkan Zuhal daripada resonans Neptunus?

Simulasi dijalankan oleh Wisdom dan rakan-rakannya untuk menentukan sifat satelit, seperti jisim dan jejari orbitnya, dan dinamik orbit yang diperlukan untuk mengetuk Zuhal daripada resonans.

Daripada keputusan mereka, mereka menyimpulkan bahawa kecondongan Zuhal sekarang adalah hasil resonans dengan Neptun dan kehilangan satelit, Chrysalis, yang kira-kira saiz bulan Saturnus ketiga terbesar, Iapetus, membenarkannya melarikan diri dari resonans.

Antara 200 dan 100 juta tahun yang lalu, Chrysalis memasuki zon orbit yang huru-hara, mengalami beberapa pertemuan rapat dengan Iapetus dan Titan, dan akhirnya terlalu dekat dengan Zuhal, dalam pertemuan ragut yang merobek satelit menjadi kepingan, meninggalkan sebahagian kecil. untuk mengelilingi planet sebagai cincin bertaburan serpihan.

Kehilangan Chrysalis, mereka dapati, bukan sahaja menerangkan precession Saturnus, dan kecondongan masa kini, tetapi ia juga menjelaskan pembentukan lewat cincin yang menakjubkan.

“Ia adalah cerita yang cukup bagus, tetapi seperti mana-mana keputusan lain, ia perlu diperiksa oleh orang lain,” kata Wisdom. “Tetapi nampaknya satelit yang hilang ini hanyalah kepompong, menunggu untuk mengalami ketidakstabilannya.”

Rujukan: “Kehilangan satelit boleh menjelaskan kemiringan Saturnus dan cincin muda” oleh Jack Wisdom, Rola Dbouk, Burkhard Militzer, William B. Hubbard, Francis Nimmo, Brynna G. Downey dan Richard G. French, 15 September 2022, Sains.
DOI: 10.1126/sains.abn1234

Penyelidikan ini disokong, sebahagiannya, oleh NASA dan Yayasan Sains Kebangsaan.

We wish to give thanks to the writer of this write-up for this outstanding material

Chrysalis: Bulan Purba Zuhal, Hilang


You can find our social media profiles , as well as other pages that are related to them.https://paw6.info/related-pages/